CN111337422B - 一种摩擦异响测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摩擦异响测试装置，包括机座、Z向作动器、Y向作动器、多向力传感器、两个第一X向连杆、两个第二X向连杆、用于安装下摩擦材料的下平台和用于安装上摩擦材料的上平台；两个所述第一X向连杆在Y向间隔布置，两个所述第二X向连杆在Z向间隔布置，Z向作动器、Y向作动器安装在机座上，并分别由音圈电机驱动，Z向作动器、承载架、多向力传感器和下平台由下到上依次相连，从而对上、下摩擦材料构成的摩擦副进行Z向加压，Y向作动器通过对上平台进行Y向加压实现上、下摩擦材料构成的摩擦副的水平摩擦运动。最大限度地降低了装置本身产生的噪音，能进行摩擦噪音的准确测试。

Description

一种摩擦异响测试装置
技术领域
本发明涉及测试设备技术领域，具体涉及一种用于测试摩擦异响，特别是汽车内饰材料摩擦异响的测试装置，适用于不同汽车内饰材料的摩擦力以及异响测试。
背景技术
现目前用于测试摩擦异响的装置，装置本身由于带有摩擦副，在测试过程中进行加载和驱动时会产生背景噪音，从而影响了材料异响的准确测试，存在很大的局限性。
发明内容
本发明旨在提供一种摩擦异响测试装置，最大限度地降低装置本身产生的噪音，能进行摩擦噪音的准确测试。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种摩擦异响测试装置，包括机座、Z向作动器、Y向作动器、多向力传感器、两个第一X向连杆、两个第二X向连杆、用于安装下摩擦材料的下平台和用于安装上摩擦材料的上平台；
两个所述第一X向连杆在Y向间隔布置，第一X向连杆的一端通过弹性膜片铰接安装在机座上，第一X向连杆的另一端通过弹性膜片铰接安装在上平台上；两个所述第二X向连杆在Z向间隔布置，第二X向连杆的一端通过弹性膜片铰接安装在机座上，第二X向连杆的另一端通过弹性膜片铰接安装在承载架上；
所述Z向作动器、Y向作动器安装在机座上，并分别由音圈电机驱动，Z向作动器、承载架、多向力传感器和下平台由下到上依次相连，从而对上、下摩擦材料构成的摩擦副进行Z向加压，所述Y向作动器通过对上平台进行Y向加压实现上、下摩擦材料构成的摩擦副的水平摩擦运动。
作为上述方案的优选，所述承载架由上、下、左、右四个面围成，整体呈“口”字型，所述第二X向连杆的相应端头通过弹性膜片铰接安装在承载架的右侧壁上，Z向作动器与承载架的底部相连，多向力传感器与承载架的顶部相连，方便安装，并减轻重量。
进一步优选为，所述上平台顶部的前后两侧各设置有一个立式支耳，两个第一X向连杆的端头通过弹性膜片分别铰接安装在各自对应的立式支耳上，便于安装。
进一步优选为，所述第二X向连杆的长度小于第一X向连杆的长度，且第一X向连杆、第二X向连杆的横截面均为长方形。采用横截面为长方形的连杆，具有质量轻、单方向刚度好的特点。
进一步优选为，所述弹性膜片与连杆相连的一端通过两颗铆钉铆接，另一端通过两颗铆钉铆接在配备的“T”形安装件上，并通过“T”形安装件与各自对应的零部件相连，确保安装稳固性。
本发明的有益效果：
(1)装置自身不会产生噪音，为测试材料摩擦噪音提供了可能。
利用弹性膜片的巧妙布置，使得由上平台、机座、两个第一X向连杆形成的近似平行四边形机构，与由下平台、机座、两个第二X向连杆形成的近似平行四边形机构，两套平行四边形机构能在各自平面内运动，也能在不同平面内形成对另一个平行四边形机构的支撑，即两套平行四边形机构能够相互形成摩擦副的支撑和运动；通过弹性膜片在单方向弹性变形实现运动，弹性膜片在垂直方向的高刚性实现支撑，结合连杆机构的布置，实现加载和驱动，进而达到装置本身没有背景噪音，从而具备汽车内饰材料摩擦异响测试的可能；
同时，采用音圈电机驱动，定子和动子之间通过电磁力驱动，动子通过平行四边形机构的支撑形成约束，使得整个装置无传统意义上的滑动或者滚动轴承支撑，从而在作动器激振摩擦的过程中，整个装置本身不会产生任何噪音。
(2)、结构精巧，紧凑，能够精确的测试摩擦力。
通过设置在摩擦副下方的多向力传感器，能够准确测量摩擦副的正压力以及摩擦力。测试过程中下平台作为静止平台，而多向力传感器直接设置在摩擦副下平台的下方，能够高动态测试摩擦力的变化，结构布置精巧紧凑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种摩擦异响测试装置，主要由机座1、Z向作动器2、Y向作动器3、多向力传感器4、两个第一X向连杆5、两个第二X向连杆6、下平台7、上平台8、八个弹性膜片9、承载架10组成。下平台7用于安装下摩擦材料13，上平台用于安装上摩擦材料14。摩擦材料根据测试需要选择一定尺寸范围内的片状或管装样品，作为试验过程的一对摩擦副，可以是两个均为片状，或者一个为片状一个为管状构成。
两个第一X向连杆5在Y向间隔布置，第一X向连杆5的一端通过弹性膜片9铰接安装在机座1上，第一X向连杆5的另一端通过弹性膜片9铰接安装在上平台8上。两个第二X向连杆6在Z向间隔布置，第二X向连杆6的一端通过弹性膜片9铰接安装在机座1上，第二X向连杆6的另一端通过弹性膜片9铰接安装在承载架10上。即第一X向连杆5、第二X向连杆6的每个端头配备有一个弹性膜片9。弹性膜片和连杆形成一种单自由度“连杆-弹性铰接”平面运动机构，该平面机构在与其垂直的平面内具有较大支撑刚度，因此上平台8能类似于“悬臂”进行悬空安装，并在Z方向具有很好的刚性。
Z向作动器2、Y向作动器3安装在机座1上，并分别由音圈电机驱动。音圈电机的定子和动子之间通过电磁力驱动，定子和动子之间无任何接触，其特点是无噪音，属于外购件，为现有技术，在此不再赘述。
Z向作动器2、承载架10、多向力传感器4和下平台7由下到上依次相连，从而对上、下摩擦材料构成的摩擦副进行Z向加压，Y向作动器3通过对上平台8进行Y向加压实现上、下摩擦材料构成的摩擦副的水平摩擦运动。即通过布置在Z向和Y向的两个作动器分别实现摩擦副的垂向加压和水平摩擦运动。试验时，先由Z向作动器2施加垂向载荷，将上、下摩擦材料构成的摩擦副压紧，之后Z向作动器2固定不动，再由Y向作动器3施加Y向载荷。
X方向布置的四根连杆，每根连杆的两端配备弹性膜片，从而构成两套独立的连杆机构。通过弹性膜片本身的弹性实现弹性膜片两端连接件的相对运动，构成近似的铰接运动副。
由上平台、机座、两个第一X向连杆形成的平行四边形机构，在XY平面内具备运动自由度，但在与该平面垂直的YZ平面，该平行四边形机构能够形成刚性约束，从而能够支撑垂直方向的Z向作动器施加的加载力。同理，由下平台、机座、两个第二X向连杆形成平行四边形机构，在XZ平面内具备运动自由度，但在与该平面垂直的XY平面，该平行四边形机构能够形成刚性约束。因此，两套平行四边形机构能够相互形成摩擦副的支撑和运动。通过特殊的连杆机构形式实现了载荷的施加和支撑，以及被试摩擦副的摩擦运动，通过本装置实现了装置本身没有任何摩擦副。
选用的多向力传感器4至少为三向传感器，用于测量X、Y、Z三个方向的压力。通过布置在下平台(测试过程中等同于静止平台)下的多向力传感器实现正压力的精确施加，以及摩擦载荷的动态精确测量。
最好是，为安装方便，同时减轻重量，承载架10由上、下、左、右四个面围成，整体呈“口”字型。第二X向连杆6的相应端头通过弹性膜片9铰接安装在承载架10的右侧壁上，Z向作动器2与承载架10的底部相连，多向力传感器4与承载架10的顶部相连。
另外，为便于安装，上平台8顶部的前后两侧各设置有一个立式支耳8a，两个第一X向连杆5的端头通过弹性膜片9分别铰接安装在各自对应的立式支耳8a上。
第二X向连杆6的长度最好小于第一X向连杆5的长度，以利于空间布局；第一X向连杆5、第二X向连杆6的横截面最好均为长方形，但不以此为限，也可以采用其它刚度好、质量轻的横截面形状。
弹性膜片9与连杆相连的一端最好通过两颗铆钉11铆接，另一端通过两颗铆钉11铆接在配备的“T”形安装件12上，并通过“T”形安装件12与各自对应的零部件相连。

Claims (5)

1.一种摩擦异响测试装置，包括机座(1)，其特征在于：还包括Z向作动器(2)、Y向作动器(3)、多向力传感器(4)、两个第一X向连杆(5)、两个第二X向连杆(6)、用于安装下摩擦材料的下平台(7)和用于安装上摩擦材料的上平台(8)；
两个所述第一X向连杆(5)在Y向间隔布置，第一X向连杆(5)的一端通过弹性膜片(9)铰接安装在机座(1)上，第一X向连杆(5)的另一端通过弹性膜片(9)铰接安装在上平台(8)上；两个所述第二X向连杆(6)在Z向间隔布置，第二X向连杆(6)的一端通过弹性膜片(9)铰接安装在机座(1)上，第二X向连杆(6)的另一端通过弹性膜片(9)铰接安装在承载架(10)上；
所述Z向作动器(2)、Y向作动器(3)安装在机座(1)上，并分别由音圈电机驱动，Z向作动器(2)、承载架(10)、多向力传感器(4)和下平台(7)由下到上依次相连，从而对上、下摩擦材料构成的摩擦副进行Z向加压，所述Y向作动器(3)通过对上平台(8)进行Y向加压实现上、下摩擦材料构成的摩擦副的水平摩擦运动。
2.按照权利要求1所述的摩擦异响测试装置，其特征在于：所述承载架(10)由上、下、左、右四个面围成，整体呈“口”字型，所述第二X向连杆(6)的相应端头通过弹性膜片(9)铰接安装在承载架(10)的右侧壁上，Z向作动器(2)与承载架(10)的底部相连，多向力传感器(4)与承载架(10)的顶部相连。
3.按照权利要求1或2所述的摩擦异响测试装置，其特征在于：所述上平台(8)顶部的前后两侧各设置有一个立式支耳(8a)，两个第一X向连杆(5)的端头通过弹性膜片(9)分别铰接安装在各自对应的立式支耳(8a)上。
4.按照权利要求1所述的摩擦异响测试装置，其特征在于：所述第二X向连杆(6)的长度小于第一X向连杆(5)的长度，且第一X向连杆(5)、第二X向连杆(6)的横截面均为长方形。
5.按照权利要求4所述的摩擦异响测试装置，其特征在于：所述弹性膜片(9)与连杆相连的一端通过两颗铆钉(11)铆接，另一端通过两颗铆钉(11)铆接在配备的“T”形安装件(12)上，并通过“T”形安装件(12)与各自对应的零部件相连。
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